Лабораторная работа №1 по социальной информатике «Ментальные карты»

Лабораторная работа №1

по социальной информатике

«Ментальные карты»

Выполнили: студенты 103 группы

социологического факультета

МГУ им. Ломоносова

Богатырев Игорь, Привезёнова Арина,

Яроповец Валерия, Пименова Анастасия

Москва 2010

Теория искусственного интелекта		Вторая когнитивная революция	История развития
Акцент	Когнитивный подход
Когнитивные проблемы		«Думающие машины»
		50-е – 60-е гг.		Феномен знания
Декларативные		Знания		Когнитивная революция
Знания изнутри	Делятся на:	Системы их представления:	Центр когнитивных исследований
Процедурные	Система правил	Семантические сети	Структуры отношений		Когнитология
Инструктивные	Ситуационные				Когнитивная психология

3.1. История развития когнитивного подхода

П

од когнитивный подходом понимается решение тради­ционных для данной науки проблем методами, учитывающи­ми когнитивные аспекты, в которые включаются процессы восприятия, мышления, познания, объяснения и понимания. Когнитивный подход в любой предметной области акценти­рует внимание на "знаниях", вернее, на процессах их представления, хранения, обработки, интерпретации и производ­стве новых знаний.

Когнитивный подход имеет десятки ракурсов. Большое вни­мание уделяется вопросам понимания естественного языка, ком­пьютерного перевода, проблемам компьютеризации общества и теории искусственного интеллекта.

Необходим ли когнитивный подход социологии? Отложим от­вет на этот довольно запутанный теоретический вопрос до за­ключительного параграфа данной главы, а пока рассмотрим тре­бования практики, точнее, вопросы повышения эффективности прикладных методов исследования социальных систем, изложен­ных в гл. 2. По мнению авторов этих методов, их эффективность напрямую зависит от того, удается ли достичь взаимопонимания между участниками проблемных ситуаций, согласовать различные точки зрения, стимулировать творческий подход к возникающим проблемам.

Когнитивный подход может рассматриваться как трамплин, позволяющий преодолеть невидимые барьеры, которые нередко возникают между людьми, говорящими и мыслящими на разных языках.

Основная цель данной главы — применение когнитивного под­хода для решения проблем, значимых для социальных систем, причем не только социальных проблем в узком смысле, но также широкого спектра организационных, производственных, эколо­гических и других комплексных проблем, имеющих неотъемле­мую социальную составляющую.

Чтобы стала ясной необходимость использования когнитивно­го инструментария для решения сложных социальных проблем, нам придется начать с краткого экскурса в историю развития ког­нитивного подхода и его основных принципов.

Когнитивные проблемы — восприятие, познание и понимание действительности — волновали философов и психологов во все вре­мена. Но начавшееся после второй мировой войны бурное разви­тие кибернетики и вычислительной техники, появление в 50-е го­ды первых "думающих" машин, пытающихся решать логические задачи, играть в шахматы, понимать устную и письменную речь, переводить ее на другие языки, вынудили по-новому взглянуть на процессы мышления, познания и понимания. В середине 50-х го­дов в центре внимания оказался феномен знания и связанные с ним проблемы получения, хранения, обработки и репрезентации зна­ний как в голове человека, так и в компьютерной системе. Психо­логи вынуждены были пересмотреть свои взгляды на восприятие, память, воображение, рассматривая их сквозь призму компью­терной метафоры деятельности мозга — устройства по перера­ботке и хранению информации.

Историки полагают, что в 50-60-е годы в науке произошла ког­нитивная революция — смена научной парадигмы по Т. Куну. Как писал в 1991 г. известный специалист по теории искусственного ин­теллекта и когнитивной лингвистике Н. Хомский, "Когнитивная ре­волюция относится к состояниям разума/мозга и тому, как они обу­славливают поведение человека, особенно — когнитивным состояниям: состояниям знания, понимания, интерпретаций, веро­ваний и т. п. Подход к человеческому мышлению и поступкам в этих терминах делает психологию и такой ее раздел, как лингвистика, частью естественных наук, занимающихся природой человека и ее проявлениями и в первую очередь — мозгом" [цит. по: 17, с.71].

Впервые центр когнитивных исследований был создан в Гар­варде в 1960 г. К этой дате относят зарождение когнитивной на­уки (когнитологии) — междисциплинарного научного направле­ния, объединяющего философию (теория познания), когнитивную психологию, нейрофизиологию, антропологию, лингвистику и тео­рию искусственного интеллекта. Г. Гарднер предложил схему взаи­мосвязей внутри когнитивной науки, приведенную на рис. 3.1 (сильные связи — сплошные линии, слабые — штриховые).

Локомотивом когнитивного содружества, конечно, являет­ся теория искусственного интеллекта — ведь за ней стоят стре­мительно развивающиеся отрасли промышленности, связанные с производством компьютеров и электроники, развитием сети телекоммуникаций. Поэтому в когнитологии доминирует тех­нологический подход к изучению знаний, а критерием качест­ва когнитивных теорий является практическая реализация. Тео­рия искусственного интеллекта в когнитологии понимается весьма широко и включает в себя теорию информации, теорию принятия решений и в последнее время — теоретическую ин­форматику. Развитие методов искусственного интеллекта явля­лось одним из условий создания пятого поколения ЭВМ. Одна­ко период эйфории от успехов искусственного интеллекта, создания экспертных систем, полностью заменяющих человека в решении практических задач, в основном завершился, и в на­стоящее время ставятся более реалистические задачи — обес­печение технологического синтеза интеллектуальных возмож­ностей человека и ЭВМ, разработка интерактивных систем визуализации информации, систем поддержки принятия реше­ний [39, 51, 52].

Благотворное воздействие теории искусственного интеллекта испытали все науки, собравшиеся под когнитивным "зонтиком", но наибольший выигрыш получила психология. Как указывает психолог Роберт Солсо, "между искусственным интеллектом и ког­нитивной психологией установились своего рода симбиотические отношения, где каждый выигрывает от развития другого. Ибо для того чтобы искусственным образом сделать точную копию чело­веческого восприятия, памяти, языка и мышления, нужно знать, как эти процессы происходят у человека. И в то же время разви­тие искусственного интеллекта дает новые возможности к пони­манию человеческого познания" [29, с. 496].

Вышедшее в 1996 г. на русском языке учебное пособие Р. Солсо "Когнитивная психология" достаточно полно освещает теоретичес­кие и прикладные аспекты данного научного направления, датой рождения которого принято считать 1967 г.— в этом году была опубликована монография У. Найссера (U.Neisser), озаглавившего свою книгу аналогичным образом [54]. За 30 лет стремительного развития когнитивная психология стала ведущим направлением психологии, а ее исследовательская методология распространилась практически на все предметные области — от нейролингвистики до классических исследований психических процессов и личнос­ти [6].

Последнее время психологи говорят уже о второй когнитив­ной революции, считая, что компьютерной метафоры мозга не­достаточно и необходим комплексный анализ деятельности чело­века, когнитивный анализ эмоций, настроений. Преобладавшая в 70-80-е годы ориентация когнитологии на изучение реакций изолированных субъектов явно недооценивала роль социальных факторов. Вторая когнитивная революция возвращает психоло­гию к анализу действий "активных индивидов или групп, кото­рые с помощью материальных или символьных средств решают все виды задач в соответствии с локальными стандартами кор­ректности" [32, с. 4].

Когнитивная парадигма захватила не только психологию, но и лингвистику [17], осуществляет стремительную экспансию в пе­дагогике, истории [1,9]. Следует иметь в виду, что популярность когнитивного подхода обусловлена не только глубиной и новиз­ной идей, но и практическими успехами когнитологии — в про­мышленности, медицине, экономике реально действуют несколько тысяч экспертных систем, а элементы искусственного интеллекта используются практически во всех современных программных комплексах и, конечно, в обучающих системах.

"Не повезло" студентам-политологам. Уже разработан и дей­ствует ряд экспертных систем в области политологии (см. обзор в [14]). Ясно, что полностью полагаться на судьбоносные решения электронного оракула нельзя. Вдруг он предложит начать войну, да еще атомную. Политологам придется проверять путь рассужде­ний и обоснованность выводов, полученных экспертной системой, что требует знаний основ теории искусственного интеллекта. К счастью, на русском языке имеется достаточно много литерату­ры по данной тематике [5, 19, 23].

Значительно легче студентам-социологам. Экспертные систе­мы в социальной сфере практически не применяются. Специали­сты затрудняются назвать единственную причину подобного по­ложения дел: одни полагают, что такие системы не нужны практике, другие считают, что нет экспертов, а конкуренты утвер­ждают, что не существует социологических знаний.

Действительно, ответ на вопрос, что такое социологическое зна­ние, совсем не прост. Наиболее часто встречающийся ответ выглядит примерно так: социологическими знаниями являются всекниг по социологии, начиная с О. Конта, плюс несколько миллионов ста­тей, опубликованных в социологических журналах. Когнитологов подобный ответ удовлетворить не может. Дело в том, что для ког­нитологии характерен упрощенный, инженерный, технологический подход к знаниям. Извлечением знаний из экспертов занима­ется инженер по знаниям (когнитолог, аналитик).

Что же такое "знание"? С точки зрения специалистов по инже­нерии знаний достаточно следующего определения: "Знание — это основные закономерности предметной области, позволяющие чело­веку решать конкретные производственные, научные и другие за­дачи, т. е. факты, понятия, взаимосвязи, оценки, правила, эври­стики (иначе фактические знания), а также стратегии принятия решений в этой области (иначе стратегические знания)" [5, с. 9].

Наиболее распространено деление знаний на декларативные (знание — что) и процедурные (знание — как). Декларативное зна­ние относится к знанию теоретического типа и предполагает уме­ние объяснить, почему что-либо происходит. Процедурное знание является практическим знанием и означает какие-либо умения, на­выки. Например, можно хорошо ездить на велосипеде, но не уметь научить кого-либо и не знать устройства велосипеда. Казалось бы, декларативное знание предполагает и владение практическими на­выками. То, что это далеко не всегда верно, следует из примера, ко­торый любят приводить американские когнитологи: прекрасные профессора экономики, начав практическую деятельность на рын­ке, моментально разоряются и, наоборот, преуспевающие бизнес­мены, пытаясь передать свой опыт молодежи, не могут внятно про­читать ни одной лекции.

Процедурные знания в свою очередь могут быть:

• инструктивными (знание рецептов приготовления пищи, ин­струкций к бытовым приборам и т. д.);

• ситуационными (умение действовать в конкретных ситуа­циях).

Последние годы внимание ученых привлек третий тип знания, которые Шоттер назвал знанием "изнутри" — знание культуры данной социальной системы. Такие знания могут носить неявный характер, недоступный "непосвященным".

Как же хранятся знания в голове человека? Когнитологи де­лят системы представления знаний на три основных типа: систе­мы правил, семантические сети и структуры отношений.

Модели репрезентации знаний первого типа включают понятия и процедуры, закодированные в виде правил типа условие — дейст­вие. Правила могут использоваться для определения категориаль­ной принадлежности объектов и для предсказания того, как чле­ны категории будут меняться в ответ на какие-либо воздействия. Модели этого типа чаще всего применяются в промышленных экспертных системах.4

В моделях семантической организации знаний предполагает­ся, что понятия существуют в памяти как независимые едини­цы, связанные сложной сетью связей (род — вид, часть — целое, логические и функциональные связи).

Среди структур отношений — третий тип представления зна­ний — наиболее популярна теория фреймов М. Минского, в кото­рой предполагается, что "человек, пытаясь познать новую для се­бя ситуацию или по-новому взглянуть на уже привычные вещи, выбирает из своей памяти некоторую структуру данных (образ, прототип), называемую фреймом, с таким расчетом, чтобы путем изменения в ней отдельных деталей (слотов) сделать ее пригодной для понимания более широкого класса явлений или процессов" [21, с. 8].

Для обозначения организованных единиц стереотипной инфор­мации, которые создаются людьми в типовых ситуациях, Р. Шенк ввел понятие скрипта. В виде скриптов в памяти хранятся стан­дартные последовательности действий, а также "общепринятые" последовательности причинных связей [13, 37, 38].